Zellbiologie: Zelltheorie, Organellen und Zellzyklus

Zelltheorie

• Die Zelle ist die strukturelle Einheit der Lebewesen.
• Die Zelle ist die funktionelle Einheit von Lebewesen.
• Jede Zelle entsteht aus einer anderen, bereits bestehenden Zelle.
• Die Zelle ist die genetische Einheit der Lebewesen.

Ebenen der Organisation

Diese entsprechen unterschiedlichen Graden der Komplexität, in der Materie organisiert ist. Sie werden in abiotische und biotische Ebenen gruppiert.

Zelltypen

• Prokaryoten: Kernlos (ohne Zellkern).
• Eukaryoten: Mit Zellkern. Sie können tierischer oder pflanzlicher Natur sein.

Wichtige Organellen

Endoplasmatisches Retikulum (ER): Abgeflachte Säckchen und röhrenförmige Kanäle. Man unterscheidet das glatte ER (Lipidsynthese) und das raue ER (mit Ribosomen besetzt, Proteinsynthese).

Golgi-Apparat: Abgeflachte und gestapelte Zisternen. Er transportiert Stoffe des ER über Bläschen (Vesikel) nach außen.

Ribosomen: Partikel aus RNA und Proteinen, die für die Proteinsynthese zuständig sind.

Mitochondrien: Kugelige oder längliche Organellen; Ort der Zellatmung zur Energiegewinnung.

Lysosomen: Membranvesikel, die vom Golgi-Apparat abgeschnürt werden; zuständig für die Hydrolyse mittels Enzymkomplexen.

Vakuolen: Membranumhüllte Bläschen, die verschiedene Produkte wie Wasser oder Pigmente speichern.

Charakteristische Organellen pflanzlicher Zellen

Zellwand: Schützt die Zelle und verleiht ihr eine feste Struktur. Plasmodesmen sind Kanäle, die Zellen miteinander verbinden.

Chloroplasten: Ovale Organellen mit Doppelmembran, in denen die Photosynthese stattfindet.

Große Vakuolen.

Organellenmerkmale tierischer Zellen

Centriolen und im Vergleich zu Pflanzenzellen weniger bzw. kleinere Vakuolen.

Der Zellkern

Sein Aussehen variiert je nach Zustand der Zelle:

• Wenn die Zelle sich nicht teilt: Es zeigt sich das Chromatin (DNA-Protein-Komplex).
• Wenn sich die Zelle teilt: Die Chromosomen können beobachtet werden.

Chromosomen

Chromosomen sind nur während der Kernteilung sichtbar. Ihre Anzahl ist für eine bestimmte Art fixiert. Der Chromosomensatz einer Art wird als Karyotyp bezeichnet.

Der Mensch besitzt:

• 2 Heterosomen (Geschlechtschromosomen), die an der Geschlechtsbestimmung beteiligt sind (XY beim Mann und XX bei der Frau).
• 44 Autosomen.

Somatische Zellen haben einen diploiden Chromosomensatz (2n), während Gameten einen haploiden Satz (n) besitzen.

Zellzyklus

Der Zellzyklus besteht aus zwei Hauptphasen:

• Interphase: Phase ohne Teilung. Die Zelle wächst und die DNA wird dupliziert.
• Teilungsphase (M-Phase): Umfasst die Kernteilung (Mitose) und die Zytoplasmateilung (Zytokinese).

Die Mitose wird in Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase unterteilt.

Meiose

Ablauf der Meiose

Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen:

• Meiose I: Ein Informationsaustausch erfolgt zwischen den homologen Chromosomen. Am Ende entstehen zwei haploide Zellen.
• Meiose II: Es entwickeln sich vier haploide Tochterzellen, die als Gameten bezeichnet werden.

Dieser gesamte Prozess der Keimzellenbildung wird als Gametogenese bezeichnet.